Основні середовища існування організмів

І. Наземно-повітряне середовище існування

Провідну роль серед абіотичних факторів мають освітленість, температура, вологість, газовий склад атмосфери.

Освітленість

Спектр сонячного проміння включає 3 частини:

• ультрафіолетову – промені з довжиною хвиль до 0,40 мкм; згубно діють на організми; у невеликих дозах можуть бути корисними для тварин (сприяють синтезу вітаміну D); майже повністю поглинаються озоновим екраном атмосфери;

• видиму – промені з довжиною хвиль від 0,41 до 0,74 мкм; сприймаються органами зору тварин; зумовлюють проходження фотосинтезу;

• інфрачервону – промені з довжиною хвиль понад 0,75 мкм; є джерелом теплової енергії для живих істот.

Відповідно до потреб в освітленості виділяють:

• серед рослин:

  • світлолюбні – ростуть на відкритих освітлених місцях (береза, сосна);

  • тіньолюбні – ростуть у затінку (плаун, квасениця);

  • тіньовитривалі – ростуть і на освітлених місцях, і у затінку (дуб, бузок);

• серед тварин:

  • активні вночі – мають добре розвинений слух (сова, кажан);

  • активні вдень – мають добре розвинений колірний зір (горобець, лось);

  • живуть в умовах відсутності світла – характеризуються редукцією або відсутністю органів зору (кріт, протей).

Фотоперіодизм – реакція організмів на тривалість світлого і темного періодів доби.

Температура

Оптимальні значення температури зовнішнього середовища для більшості організмів знаходяться в межах від +10°С до +30°С. Але в неактивному стані (стані спокою, анабіозу тощо) живі істоти можуть витримувати від –200°С до +100°С.

Стан спокою – стан організму, який характеризується припиненням видимого росту і життєдіяльності (характерний для цист бактерій і найпростіших, яєць і личинок деяких червів, ендоспор бактерій, зигот деяких водоростей, для листопадних дерев і кущів, для бруньок, насіння, видозмінених підземних пагонів рослин тощо).

Анабіоз – стан організму, який характеризується загальмованістю процесів обміну речовин і зниженням вмісту води в клітинах (властивий для холоднокровних тварин).

Відповідно до потреб у певній температурі середовища живі організми поділяють на:

• холодостійкі – оптимальною є низька температура; мають пристосування, що знижують точку замерзання рідин організму (мохи, лишайники, хвойні голонасінні, деякі бактерії, комахи);

• теплолюбні – оптимальною є висока температура (деякі бактерії, ціанобактерії, земноводні, плазуни, тропічні рослини).

Терморегуляція – здатність організму підтримувати стале співвідношення між виробленням або поглинанням тепла та втратами теплової енергії. Розрізняють:

• хімічна терморегуляція – забезпечується збільшенням вироблення тепла при зниженні температури середовища (наприклад, завдяки м’язовим скороченням);

• фізична терморегуляція – забезпечується зміною рівня тепловіддачі при зміні температури середовища (наприклад, зміною діаметру капілярів шкіри, товщини волосяного чи пір’яного покриву, інтенсивності потовиділення чи транспірації).

Залежно від рівня теплопродукції і терморегуляції тварин поділяють на:

• теплокровних (гомойотермних) – у них висока інтенсивність обміну, добре розвинені терморегуляторні механізми, температура тіла стала (птахи, ссавці);

• холоднокровних (пойкілотермних) – у них низька інтенсивність обміну, терморегуляторні механізми розвинені слабо, температура тіла залежить від температури середовища (безхребетні, риби, земноводні, плазуни).

Вологість

Відповідно до потреб у вологості середовища вищі рослини поділяються на:

• гідрофіти (водні) – повністю або частково живуть у водному середовищі (латаття, ряска, елодея, стрілолист); якщо листки лежать на поверхні води, то на верхньому боці листкової пластинки міститься велика кількість продихів;

• гідатофіти (вологолюбні) – живуть в умовах підвищеної вологості (бальзамін, сфагнум, росичка, калюжниця); для них характерна велика кількість продихів;

• мезофіти – живуть в умовах достатньої вологості і можуть витримувати нетривалу посуху (більшість рослин); для багаторічних трав’янистих рослин характерні видозмінені підземні пагони (кореневища, бульби, цибулини), призначені для перенесення несприятливого безводного періоду; дерева і кущі переносять нестачу вологи, скидаючи листя;

• ксерофіти (посухостійкі) – населяють посушливі місця зростання (кактус, ковила, тонконіг, агава); для них характерні ксероморфні пристосування, що зменшують випаровування:

  • наявність потовщеної кутикули;

  • наявність багатошарової епідерми;

  • мала кількість продихів;

  • заглибленість продихів у товщу листка;

  • велика кількість трихом;

  • малі розміри і розсіченість листкових пластинок;

  • видозміна листків у колючки чи лусочки;

  • запасання води листками чи стеблами;

  • проникнення кореневої системи на значну глибину ґрунту.

Відповідно до потреб у вологості середовища тварини поділяються на:

• водні – живуть у водному середовищі (губки, кишковопорожнинні, ракоподібні, риби, більшість молюсків);

• вологолюбні – живуть в умовах підвищеної вологості (земноводні, деякі молюски);

• посухостійкі – живуть в звичайних умовах суші (більшість тварин);

• сухолюбні – живуть в умовах нестачі вологи (плазуни, павукоподібні, деякі комахи, верблюди); для них характерні пристосування, що сприяють утриманню достатньої кількості вологи в організмі:

  • наявність рогових лусок і щитків у плазунів;

  • наявність кутикули у членистоногих;

  • зворотне всмоктування води мальпігієвими судинами у комах;

  • утворення метаболічної води шляхом розщеплення жирів;

  • здатність тварин впадати в діапаузу (період тимчасового фізіологічного спокою під час посухи).

Газовий склад атмосфери

До складу атмосферного повітря входять: кисень (О₂) – 21%; азот (N₂) – 78%; вуглекислий газ (СО₂) – 0,03%; водяна пара, інертні гази, різні домішки – 0,97%.

Кисень використовується організмами для здійснення процесу тканинного дихання. Відповідно до потреби у кисні живі організми поділяються на:

• аероби – використовують О₂ (більшість живих організмів);

• анаероби – не використовують О₂ (деякі бактерії, паразитичні черви).

Із О₂ в атмосфері утворюється озон (О₃), який формує озоновий екран.

Азот зв’язується азотфіксуючими (бульбочковими) бактеріями і перетворюється у доступну для рослин форму – NО₃^–, NН₄⁺.

Вуглекислий газ використовується рослинами для здійснення процесу фотосинтезу. Підвищений вміст СО₂ в атмосфері утруднює дихання живих організмів, а також зумовлює тепличний (парниковий) ефект (підвищується температура атмосфери).

Домішками можуть бути промислові викиди – метан (СН₄), сірководень (Н₂S), аміак (NН₃), двоокис сірки (SО₂), а також пил, сажа тощо. При взаємодії з водяною парою двоокис сірки утворює сульфітну кислоту: SО₂ + Н₂О → Н₂SО₃ (зумовлює явище кислотного дощу).

ІІ. Водне середовище існування

Водойми Землі складають Світовий океан. Його основними зонами є:

• пелагіаль – водна товща;

• бенталь – дно:

  • літораль – припливно-відпливна зона;

  • батіаль – зона континентального схилу;

  • абісаль – зона океанічного ложа.

Живі організми – мешканці водойм називаються гідробіонтами (мають адаптації до життя у водному середовищі загалом і до життя у конкретних водоймах). Серед них розрізняють екологічні групи:

• планктон – організми, що населяють товщу води і пасивно розносяться течіями (одноклітинні та нитчасті водорості, ціанобактерії, радіолярії, медузи, деякі ракоподібні);

• нектон – організми, що активно пересуваються у товщі води незалежно від напрямків течій (більшість риб, головоногі молюски, китоподібні);

• бентос – організми, що населяють поверхню та товщу дна водойм (бактерії, форамініфери, поліпи, двостулкові та черевоногі молюски, черви, деякі ракоподібні, голкошкірі, придонні риби, деякі водорості);

• перифітон – організми, що оселяються на підводних субстратах у товщі води (мідії, дрейсени, вусоногі раки, нитчасті водорості, губки);

• нейстон – організми, що живуть на межі водного та наземно-повітряного середовища існування (деякі комахи – клопи-водомірки).

Провідну роль серед абіотичних факторів мають освітленість, температура, тиск, солоність води, наявність розчинених газів.

Освітленість

На глибині понад 150 м через недостатню освітленість неможливе проходження фотосинтезу. На глибину понад 1500 м світло не проникає взагалі. Глибоководні тварини здатні до біолюмінесценції – вироблення світла за рахунок окиснення ліпідів.

Температура

Завдяки великій теплоємності і теплопровідності коливання температури у водному середовищі незначні.

Тиск

Тиск пов’язаний із густиною води. При збільшенні глибини на кожні 10 м тиск зростає на 1 атмосферу (на великих глибинах може перевищувати 1000 атмосфер). Тому тільки деякі гідробіонти адаптовані до життя в абісальній зоні.

Солоність води

Прісна вода майже не містить розчинених солей. В океанічній воді солоність відносно стала – 34-35 проміле (34-35‰); 1 проміле (1‰) відповідає вмісту 1 г солей на1000 г водного розчину. Прісноводні організми мають пристосування для виведення надлишку води з організму (скоротливі вакуолі, органи виділення); організми, що живуть у водоймах з підвищеною солоністю, мають пристосування для утримання води в організмі (ослизнення покривів).

Наявність розчинених газів

У водному середовищі менший вміст кисню, ніж у атмосферному повітрі (частина його надходить з атмосфери шляхом дифузії, а частина виділяється фотосинтезуючими організмами); причому кількість О₂ зменшується зі збільшенням глибини, тому глибоководні організми живуть в умовах дефіциту кисню.

Адаптації гідробіонтів до пересихання водойм:

• ущільнення покривів;

• утворення додаткових захисних оболонок;

• здатність переходити в стан спокою чи анабіозу;

• здатність закопуватись в ґрунт;

• короткий період розвитку;

• здатність за незначний проміжок часу значно збільшувати чисельність.

ІІІ. Ґрунт як середовище існування

Ґрунт – придатний для життя рослин верхній шар літосфери, що утворився під впливом природних факторів (клімату, живих організмів, рельєфу місцевості тощо) та діяльності людини на ґрунтоутворювальній материнській породі.

Склад ґрунту:

• уламкові гірські породи (пісок, глина, каміння) – результат вивітрювання материнської породи;

• мінеральні солі (утворюються внаслідок мінералізації органічних речовин, розчинення мінералів);

• гумус, мул – складні комплекси органічних речовин (утворюються внаслідок життєдіяльності живих організмів); від кількості гумусу прямо залежить основна характеристика ґрунту – родючість (здатність задовольняти потреби рослин в елементах живлення, води, повітря, тепла);

• вода;

• повітря.

Типи ґрунтів за механічним складом:

• піщані та супіщані – бідні на гумус і мул, не утворюють грудочок;

• глинисті та суглинисті – в них окремі механічні елементи з’єднуються у грудочки (агрегати) того чи іншого розміру, тобто вони мають певну структуру.

До живих організмів, що населяють ґрунт, належать: ґрунтові бактерії, ціанобактерії, гриби, одноклітинні водорості, лишайники, найпростіші, представники різних систематичних груп багатоклітинних тварин. Також у ґрунті знаходяться корені та підземні пагони рослин.

Адаптації тварин до проживання в ґрунті:

• малі розміри тіла;

• здатність витримувати значні коливання температур;

• здатність витримувати дефіцит кисню (концентрація О₂ у ґрунтовому повітрі становить 1-20%) і надлишок вуглекислого газу (концентрація СО₂ у ґрунтовому повітрі становить 2-3%);

• здатність активно пересуватись (завдяки риючим кінцівкам або почерговому скороченню м’язів);

• здатність до вертикальних міграцій.

Над ґрунтом розташований шар підстилки, що формується за рахунок рослинного опаду. Органічні рештки ґрунтової підстилки переробляються живими організмами – утворюється детрит (подрібнена органіка).

ІV. Живі організми як середовище існування

Симбіоз – це усі форми співіснування різних видів організмів.

Види симбіозу за типом взаємозв’язків між організмами:

• трофічний – використання для живлення одним організмом залишків їжі, продуктів життєдіяльності чи частин тіла іншого організму;

• просторовий – оселення одного організму всередині чи на поверхні іншого або спільне використання певних місць існування.

Види симбіозу за ступінню стабільності взаємозв’язків між організмами:

• облігатний (обов’язковий) – існування обох організмів чи одного з них неможливе поза симбіозом;

• факультативний (необов’язковий) – існування організмів можливе як у симбіозі, так і поза ним.

Види симбіозу за характером взаємозв’язків між організмами:

• паразитизм – тривале використання одним видом (паразитом) іншого (хазяїна) як джерело живлення та середовище існування (при цьому паразит негативно впливає на життєдіяльність хазяїна); антагоністична форма взаємодії видів, при якій організм хазяїна протидіє паразитові, а той, в свою чергу, послаблює його опірність (однак спряжена еволюція (коеволюція) паразита і хазяїна призводить до послаблення антагонізму); може проявлятись у таких формах:

  • ендопаразитизм – паразити живуть всередині організму хазяїна (віруси, хвороботворні бактерії, паразитичні гриби, патогенні найпростіші, гельмінти, личинки деяких комах);

  • ектопаразитизм – паразити живуть на поверхні організму хазяїна (деякі черви, деякі ракоподібні, деякі комахи, деякі кліщі);

адаптації тварин до паразитизму:

• спрощення або повна редукція органів чи систем;

• висока ступінь розвитку органів прикріплення;

• висока ступінь розвитку репродуктивних органів, велика кількість яєць;

• наявність складних життєвих циклів, які часто супроводжуються зміною поколінь, хазяїв і середовищ існування;

• коменсалізм – використання одним видом (коменсалом) їжі чи житла іншого виду (хазяїна) без завдання йому помітної шкоди; може проявлятись у таких формах:

  • нахлібництво – використання коменсалом залишків їжі хазяїна (наприклад, середземноморський краб постійно носить у клешнях актинії, щоб живитись залишками їхньої їжі);

  • квартиранство – використання коменсалом для оселення організму хазяїна чи частини його місця існування (наприклад, орхідея, яка живиться самостійно, оселяється на поверхні дерева, щоб мати доступ до більшої освітленості);

• мутуалізм – взаємовигідне співжиття різних видів організмів (наприклад, бульбочкові бактерії, живучи в коренях бобових рослин, зв’язують азот повітря і постачають його рослинам; кишкова паличка, живучи в кишечнику людини, утворює вітамін К; гриб у складі лишайника забезпечує водорості середовищем існування, а ті, в свою чергу, постачають йому фотосинтезовані поживні речовини).